[科普中国]-高速切割粉碎

高速切割粉碎技术介绍切割粉碎技术的特点及应用

切割粉碎室是高速切割粉碎设备的核心部分，它是由一组环形紧密排列的刀片和高速旋转的叶轮组成。

高速切割粉碎技术是通过叶轮高速旋转产生的强离心力将物料推向井且紧贴在微型切割头的刀片边缘内侧，瞬时受到强剪切力作用，从而使物料被切割粉碎。该设备技术中起关键作用的是叶轮和微型切割头。物料首先被导向高速旋转的叶轮中央。叶轮片的内端撞击到物料，使物料产生旋转。离心力推动物料往外甩至叶片顶端并紧贴刀片内壁，叶轮使物料飞速与静止的微型切割头做相对运动，从而形成的切割头对物料的切割，相对运动的过程中切割也在持续进行。

由于叶轮转速很高，一般可达9000RPM，粉砰过程瞬间即可完成．减少产品温度升高，不会产生有害的热能，特别有利于对热敏性物料的粉碎，对生物材料可以最大限度的保留粉体的生物活性成分．以利于制成高质量的产品。

物料在压紧状态下，被有序的按照既定切割深度进行粉碎，从而使颗粒大小均匀。

通过产生收集系统，可以使产品在密封条件下生产，防止灰尘、蒸汽和液体污染。

切割粉碎设备主要用于食品、化学与药剂领域，不同的设备可分别处理粘性和液体产品、自由流动的干燥和半干燥产品、水分多的产品和浆状、膏状或液体产品。

高速切割粉碎技术的研究现状及发展状况近年来，国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃，这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的。在先进的工业化国家，微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期，而进入成熟、配套、完善的阶段，设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高强度材料的应用等方面。

切割粉碎技术是国外近些年来发展起来的性能优异的粉碎技术。美国的Urschel公司代表了该技术的前沿。该公司的系列产品采用相同的技术，达到不同的粉碎效果。目前其研究动态主要向两个大方向发展：一个是向开发工业生产设备发展，针对不同的应用行业解决不同的生产问题并设计相应的设备机型等；另一个是完善实验室型设备的功能，得到更好的处理效果，拓宽其应用领域，针对不同的研究需求设计多种类型的关键粉碎部件等。

切割粉碎机理分析结合颗粒断裂物理学、颗粒的破碎与能耗学说、湿法粉碎相关理论和受控切割超细粉碎技术的相关研究成果，对其作用机理进行初步的探讨。分析切割粉碎时，物料裂纹区的应力应变情况，速度对粉碎效果，裂纹的影响情况。

切割粉碎流场研究通过对刀片及转子叶轮的建模，并对模型进行分析得出切割粉碎设备内部流场分布的特性和规律。分析叶轮形式、刀片偏角、刀片个数、叶轮转速对流场的影响；分析不同组合下定转子间剪切率、叶轮中流体运动、定转子间流体流场，找到最有利于切割粉碎的流场。得出流场情况最好的转子，刀片偏角，转速等。并对切割粉碎区的物料运动速度，压力情况，剪切应变率进行分析。

高速转子的可靠性分析高速转子的可靠性分析建立高速切割粉碎设备的转子模型，运用ANSYS有限元分析软件对高速转动下的转子进行可靠性分析，对转子在高速转动下可能出现的问题进行事先的模拟分析，对模拟中可能出现的问题及早提出解决办法，这样就为转子的制造提供了方便，提高了试验及生产效率。2